滚动轴承的塑性变形(滚动轴承的主要失效形式是什么和塑性变形)

轴承故障最好根据其故障的根本原因进行分类，但将原因与特征（症状）或故障机制与故障模式相匹配并不总是那么容易。这也得到大量相关文献的证实（见参考文献）。 GB/T 24611-2020/ISO 15243:2017根据使用中可见的明显特征外观，将失效模式分为六大类和不同的小类（图1）。

图1 失效模式

塑性变形是当应力超过材料的屈服强度时发生的永久变形。它通常以两种不同的方式发生：

宏观上，滚动体和滚道之间的接触载荷导致大部分接触轨迹发生屈服；

从微观上看，外部物体在滚动体和滚道之间滚动，屈服仅发生在接触轨迹的一小部分内。

一、过载变形

当轴承静止（最常见）或旋转（不太常见）时，可能会发生过载变形。

静止轴承因静载荷或冲击载荷而过载，会导致滚动体与滚道接触处产生塑性变形（真压痕），即在轴承滚道上形成与滚动体节距相对应的浅凹陷或沟槽（见图2、图3）。

通过凹陷或凹槽底部的表面粗糙度和加工痕迹，可以将过载与伪压痕和电镀凹槽区分开来。另外，如果预紧力过大或安装时操作不当也会出现过载现象（见图2）。

装拆不当也会造成轴承其他零件（如防尘盖、垫圈和保持架）的过载和变形（见图4）。坚硬（可能是锋利）物体或不正确的装配也会导致滚道和滚动元件出现压痕和划痕（见图5）。

旋转轴承的过载可能具有不同的形式，取决于过载的类型：

1、瞬时过载会产生波纹槽（搓衣板纹），或多或少有扩展的独立、不对称的痕迹；

2、瞬时过载会产生与滚动体节距相对应的凹陷；

3、长期超载会使滚道超载部分全圆周产生分层和宏观塑性变形。

图2 角接触球轴承静止内圈过载

图3：角接触球轴承内圈滚道冲击载荷变形引起的剥落。它是由径向冲击引起的，变形进一步发展为剥落。

图4 角接触球轴承保持架在搬运过程中因冲击载荷引起的变形

图5 圆柱滚子轴承内圈滚道因装配不正确而产生的压痕

二、颗粒压痕

当颗粒滚动时，在套圈滚道（见图6）和滚动体（见图7）上形成压痕。压痕的尺寸和形状取决于颗粒的性质。图8 显示了以下缩进。迹线类型：

1.由软颗粒（如纤维、弹性体、塑料和木材）引起的压痕如图8a所示；

2. 由硬化钢颗粒（例如齿轮或轴承）引起的压痕如图8b 所示；

3、硬质矿物颗粒（如油中的硅砂）造成的压痕如图8c所示。

图6 圆锥滚子轴承内圈滚道上的颗粒压痕

图7 圆锥滚子上的颗粒压痕

图8 颗粒在滚道上滚动产生的压痕放大图

三、过载变形预防措施

1、深沟球轴承外圈沟道上的过载变形

(一)失败原因

—— 由于安装工艺不当，深沟球轴承外圈轴向过载，引起球距处塑性变形。

(二)、预防措施

——使用正确的安装工具和程序；

—— 检查装配后的零件不产生轴向预紧力；

—— 确认该设计不会产生轴向预紧力。

2、调心滚子轴承内圈滚道上的过载变形

(一)失败原因

——轴承在静止或旋转时承受较大的冲击载荷，和/或安装不当。

(二)、预防措施

—— 改进轴承安装，使滚子不会被压入滚道；

——选择能承受已知冲击载荷的轴承；

—— 消除或尽量减少冲击载荷源。

3、圆柱滚子轴承内圈滚道上的过载变形——对应于滚子节距处的变形